Túnel de viento

¿Qué es?

Un túnel de viento o túnel aerodinámico es un instrumento de medida de las fuerzas aerodinámicas que se ejercen sobre un cuerpo. Por ejemplo, podemos encontrar túneles de viento los cuales se dedican a medir las fuerzas del aire que se ejercen en un coche (el ejemplo más conocido es el de los coches de fórmula 1). También hay túneles de viento que se dedican a medir las fuerzas aerodinámicas sobre un ala (perfil/sección aerodinámica) o sobre una aeronave fabricada a escala.

Fig.5.1

En la Fig.5.1 podemos observar un túnel de viento de tamaño pequeño que es usado solo para modelos a escala reducida o perfiles aerodinámicos. Éste es un túnel subsónico ya que trabaja a velocidades (del aire subsónicas) bajas.

Partes

Fig.5.2

En la Fig.5.2 vemos un túnel de viento dividido en diferentes partes:

1. La cámara de establecimiento es el lugar por el cual el aire hace su entrada.

2. El cono de aceleración, es la parte del túnel en forma de cono invertido que su función es la de comprimir el aire para que este sea rectilíneo y uniforme.

3.La cámara de ensayos es la zona en la que se sitúan los objetos de los que se quieren hacer las diferentes investigaciones.

4. El difusor es la zona del túnel en la que el aire es corregido para que sea un flujo lineal.

5. El ventilador es el aparato que mediante un rotor y unas aspas, realiza la acción de mover el aire. En este caso se realiza mediante succión (efecto Venturi).

 Funcionamiento

El funcionamiento de un túnel de viento es muy sencillo.

Observando la Fig.5.2 vemos que el aire del exterior entra succionado por el ventilador hacia el cono de aceleración. En el cono de aceleración, el aire se comprime y este acelera gracias a la forma de cono invertido que al haber menos presión (es más estrecho) la velocidad es mayor.

En la zona de ensayo se hacen los estudios necesarios para lo que se quiera estudiar. Pero hemos de tener en cuenta que el aire no es visible a simple vista por eso utilizamos humo de color blanco para poder ver el flujo de aire, y como  influye sobre el cuerpo. 

Una vez superada la zona de ensayo, el difusor simplemente corrige la dirección del aire para que sea un flujo lineal y no haga turbulencias, ya que el movimiento de las aspas del ventilador es rotatorio.

Construcción

En este "treball de recerca", como parte práctica decidí realizar la construcción de un túnel de viento para averiguar como funcionaba.

En este caso no he utilizado conos de compresión y descompresión de aire sino que lo hice todo en un único tubo de PVC.

Los materiales son los siguientes:

-Un tubo de PVC de 16 cm de diámetro (Fig.5.3):

Fig.5.3

-Aproximadamente 600 pajitas de bebida para hacer el difusor (Fig.5.4):

Fig.5.4

-Para el ventilador, cogí uno de un avión teledirigido (Fig.5.5):

Fig.5.6

-Una pantalla de metacrilato transparente para la zona de ensayos (Fig.5.6):

Fig.5.6 La pantalla esta curvada con el horno
para obtener la forma deseada

-Batería de Litio (Fig.5.7):

-Regulador de velocidad (Fig.5.8):

Fig.5.8

-Perfil aerodinámico (Fig.5.9):

Fig.5.9 Perfil aerodinámico hecho con una
impresora 3D

Aquí os adjunto un vídeo de como funciona la impresora 3D en la elaboración del perfil aerodinámico:

Funcionamiento

Hay dos tipos de túneles, los que son de aire aspirado y los que son de aire soplado. En este caso lo he hecho de aire aspirado y esto me llevó a construir un difusor con las pajitas de bebida para que el aire fuera un flujo lineal y uniforme, esto hace que el humo se vea dentro del túnel.

A continuación os dejo una demostración del aparato con algunas indicaciones teóricas estudiadas en aparatos previos: